高中物理微探究教学设计与思考①——以“探究加速度与力、质量的关系”为例

(江苏省南京市第二十九中学，江苏 南京 210036)

1 引言

“微探究”是指在教学中，甄选某个“微”知识点或“微”问题而进行的探究，可以是学生独立完成，亦可合作探究。微问题设计的优劣是微探究教学成败的关键，也关乎整节课的成败。

在高中物理教学中有必要让学生知道一般的探究过程要经历的阶段，深谙其中蕴含的科学思维和各阶段起承转合的联系。我们可以在一个大的探究过程中镶嵌一些“微探究”活动，成为化解重难点的利器，成为深度学习的可靠途径，成为整节课璀璨的亮点，让学生记忆犹新、言犹在耳，让探究有落脚点、着力点和突破点，以小见大、以小促大。本文以“探究加速度与力、质量的关系”为例，予以说明。

2 微探究内容的选择与设计

微探究1：如何设计实验，测得小车的加速度?

本实验目的是探究加速度与力、质量的关系，获得实验数据是开展实验的基础、是必备条件，这种看似寻常又简单的问题有什么探究价值呢？殊不知，“于无疑处有疑”才能有令人意想不到的收获,才能设计出好的“微问题”，才能让重点内容的学习有深度。

按照课本设计的实验，小车的加速度是通过打点计时器打出的纸带获得的，能够通过处理纸带求加速度是基本要求，必须熟练掌握。以此出发，类比发散，给学生以启示，立足课本而又不拘泥于课本，像频闪照片、光电门、传感器等都可成为学生探究的工具。

微探究2：力F指的是哪个力？

要把这个问题想清楚，需对小车进行受力分析，小车受重力、支持力、拉力和摩擦力。重力和支持力是一对平衡力，那F究竟是拉力，还是拉力和摩擦力的合力呢？正常情况下，不会有学生说F是摩擦力。学生就会探讨:如果是拉力会怎样？如果是合力会怎样？最终得到F是合力的结论。

微探究3：如何测量力F？

然而，只是鹦鹉学舌的记住结论是远远不够的，并不是遇到所有问题只要照搬结论就可以解决，关键还是让学生学习分析问题的方法、养成乐于探究和善于思考的习惯。比如，在这个实验中，稍作改进，在车前连上力传感器，可以直接得到小车所受拉力。而不再需要拉力近似等于重物的重力，当然也就不需要满足M≫m，又如，把长木板换成气垫导轨，此时滑块在气垫导轨上运动，所受摩擦力可忽略，自然也就不存在平衡摩擦力之说。学生不假思索地照葫芦画瓢把导轨一端抬高，反而造成错误操作。

微探究4：如何直观得出a与M成反比的结论？

实验中，在控制M一定时，发现a随着F的增大而增大，于是猜想a∝F、a∝F2、a∝F3……，然后逐一验证。可是，当控制F不变时，a会随着M的增大而减小，于是，我们可以猜想a与M成反比、a与M2成反比、a与M3成反比……，可是验证起来就非常困难。思维的品质体现在思考问题时能否灵活变化角度，如此不行，那就换个角度。a与M成反比就是a与1/M成正比，直线的验证要比曲线更容易、直观。

微探究5:在作a-F图像时，发现当F较大时，图像会弯曲，为什么？

图1

微探究6:在作a-1/M图像时，图像会弯吗?

图2

3 微探究教学的思考与启示

高中物理课程标准要求学生能正确观察和如实记录实验现象和数据，养成实事求是的科学精神。会用正确的方法处理实验数据，得出实验结论。并能对实验方案和实验结果进行评估和反思。微探究教学正是着力培养学生发现问题、提出猜想、探究质疑、解决问题的能力，进而培养学生探究的意识。

关于微探究内容的选择，以激励学生思考、培养学生的科学思维为原则。微探究的频率不宜过高，一节课可以选择两到三个重点内容展开探究，这样既可以确保时间充裕，也可让探究全面展开，探究的内容也更有深度，同时也可以让教学内容重点突出。微探究内容的选择深度要适宜，过简单会让学生觉得没有挑战性，进而失去探究的兴趣，使得微探究活动无法正常开展；过难会让学生产生畏难情绪，打击学生探究的积极性。

微探究教学是生本观的鲜明体现，微问题的设计从学生角度出发，尊重学生的主体地位，一切设计以为学生的学服务为出发点展开，充分考虑学生的实际需求和认知水平，坚持“跳一跳，够得着”的设计理念，关注学生的“最近发展区”，发挥学生的潜能和主观能动性，提升学生的物理学科核心素养。